Cr4+∶YAG晶体作为可饱和吸收体用于主-被动锁模Nd∶YAG激光器

Cr4+∶YAG晶体已经被广泛地用作调Q Nd∶YAG激光器的可饱和吸收体.最近,随着Cr4+∶YAG晶体在1064 nm附近的激发态吸收效应的发现,这种晶体可能被用于对Nd∶YAG激光器的锁模.在本文中我们报道了利用Cr4+∶YAG晶体作为可饱和吸收体和声光调制器作为主动锁模元件,获得了稳定和完全的锁模脉冲列,锁模脉冲的宽度可以由更换不同透过率的晶体来得到.对于不同透过率的晶体,存在一个最佳的透过率,使得锁模脉冲最短.对于1.5 m长的激光腔,声光调制器工作在50 Hz,采用不同透过率的Cr4+∶YAG晶体,获得了相应的0.8 ns到2.4 ns锁模脉冲宽度曲线.当晶体的初始透过率为36.3%时,获得了0.8 ns的最短锁模脉冲.通过理论分析,同时利用分别用晶体和声光调制器得到的实验结果的比较,用Cr4+∶YAG晶体的激发态吸收不饱和导致的调Q效应和声光调制器的主动锁模效应联合作用解释了获得的锁模脉冲宽度的曲线.(OC35)     

Cr4 + ∶YAG被动调Q 激光器进展

文中简要介绍了Cr4 + ∶YAG晶体的可饱和吸收特性,重点介绍了Cr4 + ∶YAG被动调Q 激光器的最新进展,并展望了Cr4 + ∶YAG被动调Q 激光器的发展趋势。     

Cr4+∶YAG被动调Q激光器脉冲输出特性研究

研究了Cr4+∶YAG被动调Q激光器脉冲输出特性,通过Cr4+∶YAG跃迁吸收的速率方程模型,模拟分析了Cr4+∶YAG初始透过率和晶体长度对激光输出脉冲宽度的影响,并利用氙灯泵浦Nd∶YAG激光器进行了被动调Q实验。结合模拟结果分析了产生激光多脉冲的现象,通过对被动Q开关参数的优化,获得了激光脉冲宽度约为17.5 ns,单脉冲能量为195 mJ的稳定激光脉冲输出。     

脉冲式Nd∶YAG/KTP/Cr4+∶YAG皮秒绿光激光器的研究

报道采用Cr4+∶YAG作为可饱和吸收体,KTP作为倍频器件,实现脉冲式抽运的Nd∶YAG内腔倍频激光器的被动锁模运转. Cr4+∶YAG已成功地用作各类Nd激光器的Q开关.从Cr4+∶YAG的能级结构看,弛豫时间3.4 μs的第一激发态的饱和吸收只能调Q而不能实现锁模.然而,由于Cr4+∶YAG存在着很强的激发态吸收,而且第二激发态弛豫时间(550 ps)远小于腔的渡越时间,如果作用在它上面的激光功率密度足够使激发态吸收达到饱和,则Cr4+∶YAG可以实现被动锁模. 由全反射球面镜M1、折叠镜M2和双色全反射平面镜M3构成折叠腔,M1的曲率中心与M2的焦点基本重合.把Cr4+∶YAG置于焦点附近,使Cr4+∶YAG上的光强超过它的激发态吸收的饱和光强;在M2与M3之间放置KTP晶体,使得通过晶体的光束为平行光束,以提高二次谐波的转换效率;斜插入对基频光高透对倍频光高反的平面输出镜以构成双通倍频.在较佳的实验条件下,激光器输出能量为12 mJ的皮秒绿光脉冲.(OB14)     

用Cr∶YAG被动调Q的Yb∶YAG激光

用连续钛宝石激光器作抽运源 ,在室温下用Cr4 +∶YAG作可饱和吸收体实现了Yb∶YAG晶体的被动调Q激光输出。实验中获得了在 1 0 3μm平均功率为 5 5mW和脉宽 (FWHM )为 0 35 μs的被动调 Q激光。Cr∶YAG的初始透过率对Yb∶YAG被动调 Q 激光的脉宽 (FWHM )和重复率有一定影响。实验表明Yb∶YAG晶体是一种有前景的结构紧凑、高效和全固化的被动调Q激光晶体。     

键合Nd∶YAG/Cr4+∶YAG被动调Q微片激光器的优化设计

为了提高LD抽运脉冲微片激光器的输出性能和系统的集成度,采用龙格-库塔法对包含自发辐射与抽运速率的被动调Q速率方程进行了数值求解,结合被动调Q激光器输出参量的表达式对LD端面抽运的键合Nd∶YAG/Cr4+∶YAG微片激光器输出参量进行了数值仿真。结果表明,利用长度1mm/1.5mm的键合Nd∶YAG/Cr4+∶YAG晶体作为增益介质,当Cr4+∶YAG的初始透过率为75%、输出镜的透过率为30%、抽运光和腔内基模光半径均为100μm时,能够在抽运功率为4.5W的条件下实现平均功率0.7W、脉冲宽度174ps、重复频率16.1kHz的理论激光输出。该研究对被动调Q微片激光器的参量优化和应用具有理论指导意义。     

双调Q复合腔Nd∶YAG-Cr4+∶YAG激光器的研究

报道一种有实用价值的、构思新颖的双调Q ,双波长输出的Nd∶YAG Cr4+∶YAG激光器。在由两个平凹腔耦合而成的复合腔中 ,Cr4+∶YAG晶体既作为可饱和吸收体对Nd∶YAG发射的 1 0 6 μm激光被动调Q ,又作为增益介质在 1 0 6 μm激光脉冲作用下发射中心波长 1 4 4 μm的激光脉冲。该激光器实现了 1 0 6 μm激光被动调Q和 1 4 4 μm激光增益调Q的双波长激光振荡 ,输出的 1 0 6 μm和 1 4 4 μm激光脉冲的能量和脉冲宽度分别为 18mJ,5 2ns和0 2 5mJ,19ns ;后者的脉冲宽度约为前者的三分之一。理论上 ,根据Cr4+∶YAG的能级结构和复合腔特点 ,分析了双调Q的工作机理 ;从速率方程出发导出双调Q复合腔激光器输出的 1 4 4 μm激光脉冲宽度和腔内 1 0 6 μm激光功率的关系。 1 4 4 μm激光脉冲时间宽度的理论计算值 ( 2 1 7ns)与实验结果 ( 19ns)基本相符。     

Cr~(4+)∶YAG被动调QNd∶YAG陶瓷激光器的研究

介绍了近几年迅速发展的一种新型激光介质———透明Nd∶YAG多晶陶瓷的发展状况,对比分析了多晶陶瓷与单晶的光谱特性、激光特性和连续实验研究情况。并对钛宝石激光器调谐至808 nm,端面抽运Nd∶YAG陶瓷被动调Q全固态激光器的脉冲运转进行了较为详细的理论分析和实验研究。采用初始透射率为90%的Cr4+∶YAG可饱和吸收晶体,被动调Q的阈值功率为119 mW,当端面抽运功率为465 mW时,获得波长为1064 nm,脉宽为16ns,重复频率为18.18 kHz,单脉冲能量为3.4μJ,平均输出功率为61 mW的稳定调Q激光输出。采用不同初始透射率的Cr4+∶YAG晶体进行了实验和对比分析。     

NYAB晶体Cr4+∶YAG被动调Q的激光特性研究

采用氙灯泵浦,Cr4+∶YAG被动调Q, 实现了自倍频晶体NYAB调Q激光运转,测量了Cr4+∶YAG不同小信号透过率及不同泵浦能量下绿激光单脉冲的输出能量、脉冲宽度、重复率,给出了描述NYAB晶体Cr4+∶YAG调Q工作原理的耦合波方程组,数值求解该方程组所得的理论结果与实验值相符.     

LD泵浦Nd:GdVO4 晶体Cr4+:YAG 被动调Q 激光脉宽控制

采用LD 泵浦技术, 实现了Nd:GdVO4、Cr4+:YAG 被动调Q 1.06 μm 激光运转。通过改变泵浦光束在激光晶体内的分布以及Cr4+:YAG 晶体在腔内的位置, 实现了LD 泵浦Nd:GdVO4 晶体Cr4+:YAG 被动调Q 激光器的脉宽控制。根据由ABCD 矩阵传输理论计算得出的腔内模式半径沿腔轴的变化关系, 考虑激活介质热效应以及泵浦光强和腔内振荡光强的空间高斯分布, 给出了LD 泵浦Nd:GdVO4 晶体Cr4+:YAG 被动调Q 激光的耦合速率方程组, 数值求解该方程组, 获得了脉冲宽度随饱和吸收体在激光腔内位置和泵浦光在激活介质内分布的变化关系, 理论计算与实验结果相符。     

高能电光调Q Cr,Tm,Ho∶YAG激光器

研究了室温运转灯泵电光调Q Cr,Tm,Ho∶YAG激光器的激光输出特性。选用高损伤阈值的掺镁LN晶体作为调Q晶体,并采用λ/4波片和平面镜组合的方式对热退偏效应进行补偿,从而实现了室温下电光调Q Cr,Tm,Ho∶YAG激光器大能量输出。在冷却水温为22℃,重复频率为1 Hz,泵浦能量为200 J的条件下,得到了单脉冲能量443 mJ,脉宽90 ns的调Q输出。理论分析了λ/4波片对热退偏效应的补偿效果,实验测量和分析了偏振片、LN晶体等调Q器件的插入损耗,并分析了激光器输出能量对重复频率的依赖现象。     

半导体泵浦被动调Q高重频Nd:YAG激光器

从被动调Q固体激光器的速率方程出发,分析给出了Cr4+:YAG被动Q开关Nd:YAG激光脉冲的峰值功率、脉冲能量、脉宽及重频等相关参量表达式.以此为基础,进行了光纤耦合输出的连续半导体激光纵向泵浦被动Q开关Nd:YAG激光器实验研究,采用不同参数Cr4+:YAG晶体作为被动Q开关,获得了不同参数的高重频脉冲激光输出.     

用Cr~(4+)∶YAG作调Q元件的激光器特性的研究

用Cr4 +∶YAG作为调Q元件 ,采用腔内加透镜的方法 ,实现了Nd∶YAG调Q激光输出 ,得到了平缓、光滑的脉冲波形。从理论上分析了加透镜后激光腔内结构、腔参数对输出功率、脉宽等参数的影响。     

凸-ARR非稳腔中Cr~(4+)∶YAG调Q激光器的研究

在带抗共振环 (Anti resonantRing ,ARR)的非稳腔Nd∶YAG激光器中 ,采用Cr4+ ∶YAG作为被动调 Q 元件 ,获得单脉冲能量 >85mJ,脉宽 40ns和能量起伏 0 4%的高能量、高稳定调Q激光脉冲。同时对平 凸非稳腔和平 平介稳腔进行实验比较 ,并对腔型和实验结果进行了初步分析。     

用Cr4+:YAG作调Q元件的激光器特性的研究

用Cr4+:YAG作为调Q元件,采用腔内加透镜的方法,实现了Nd∶YAG调Q激光输出,得到了平缓、光滑的脉冲波形.从理论上分析了加透镜后激光腔内结构、腔参数对输出功率、脉宽等参数的影响.     

Cr∶YAG被动调Q 腔外倍频473nm 蓝光激光器

通过对Cr∶YAG被动调Q腔外倍频 4 73nm蓝光全固态激光器的优化设计 ,合理的选择了激光晶体 ,调Q晶体 ,谐振腔长 ,最佳聚焦光斑 ,在泵浦功率为 1.2W的情况下 ,获得了16 0mW的 94 6nm连续红外输出 ,Cr∶YAG被动调Q输出平均功率为 70mW ,峰值功率为 2 0 0W ,用LBO腔外倍频获得了 1.5mW的 4 73nm蓝光脉冲输出 ,转换效率为 2 .2 %。达到国内同等条件下的最好水平     

LDA泵浦Cr4+:YAG被动调QNd:YAG激光器实验研究

采用300W准连续激光二极管阵列LDA端面泵浦Nd:YAG晶体,微柱透镜和透镜导管耦合,Cr4 :YAG可饱和吸收体被动调Q,实现调Q脉冲输出,激光腔长4.5cm,Cr4 :YAG晶体初始透过率Tcr=73.2%,泵浦能量63.48mJ,输出单脉冲激光,脉冲宽度10ns,单脉冲能量3.42mJ,输出脉冲被调制并产生明显尾脉冲现象,分析了原因,说明调制脉冲是由于空间电磁辐射干扰,Cr4 :YAG晶体的慢恢复可饱和吸收特性导致尾脉冲产生。     

激光二极管抽运Cr4+∶YAG被动调QNd∶YVO4激光器的实验研究

对激光二极管 (LD)抽运的Cr4+ ∶YAG被动调QNd∶YVO4全固态激光器进行了实验研究。着重研究了抽运功率 ,Cr4+ ∶YAG晶体的初始透过率及其在激光腔中的位置等因素对激光器输出脉冲宽度和重复频率等性能的影响 ,并对实验结果进行了相应的分析讨论 ,在理论上加以合理的解释     

用Cr:YAG被动调Q的Yb:YAG激光

用连续钛宝石激光器作抽运源,在室温下用Cr4+:YAG作可饱和吸收体实现了Yb:YAG晶体的被动调Q激光输出。实验中获得了在1.03μm平均功率为55mW和脉宽(FWHM)为0.35μs的被动调Q激光。Cr:YAG的初始透过率对Yb:YAG被动调Q激光的脉宽(FWHM)和重复率有一定影响。实验表明Yb:YAG晶体是一种有前景的结构紧凑、高效和全固化的被动调Q激光晶体。     

二极管抽运高重复频率被动调QNd∶YAG激光器

对采用Cr4 ∶YAG作为被动调Q元件的二极管抽运Nd∶YAG激光器的输出特性参数进行了计算机模拟,模拟计算了在不同抽运能量、不同Cr4 ∶YAG晶体的初始透过率、不同谐振腔的输出耦合率条件下,激光输出能量和脉宽的变化规律,根据模拟结果,选用参数优化的Cr4 ∶YAG晶体和谐振腔,实现了单脉冲能量为13mJ,脉宽为12ns,重复频率达到100Hz的调Q激光输出。